הגדרת שיווי משקל תרמי

ה איזון תֶרמִי זה אחד מצב בו הטמפרטורות של שני גופים שוות, אשר בתנאים הראשוניים שלהם הציגו טמפרטורות שונות. לאחר שהטמפרטורות שוות, זרימת החום מושעה ומגיעה לשני הגופים בשיווי משקל המונח הנ"ל.

מצב בו הטמפרטורות של שני גופים שוות

שיווי משקל תרמי הוא מושג שהוא חלק מה-תֶרמוֹדִינָמִיקָה, ה ענף הפיזיקה העוסק בתיאור מצבי שיווי משקל ברמה מקרוסקופית.

תיאור התהליך והרלוונטיות של התרמודינמיקה במחקר שלו

לגופים אין חום באופן טבעי ומולד אלא אֵנֶרְגִיָה, בהיות החום הוא האנרגיה המועברת מגוף אחד לגוף אחר, מהגדול ביותר לקטן ביותר טֶמפֶּרָטוּרָה.
אנרגיה זו תעבור בין שני חומרים אליהם מצטרף משטח דיאתרמי עד שהגוף השני מאזן את הטמפרטורה. שאלה זו היא מה מבטיח לנו את השינוי בהתפתחות החיונית.

כששתי מערכות נמצאות במגע מכני ישיר, או כשלא מצליחים בכך, מופרדות על ידי משטח המאפשר העברת חום, משטח דיאתרמי, ייאמר ששניהם נמצאים במגע תרמי. בינתיים, לאחר זמן מה, אם כי שתי המערכות הנמצאות במגע תרמי מסודרות באופן שלא יוכלו להתערבב או אם כי ממוקמים בתוך חלל שאי אפשר להם להחליף חום עם החוץ, הם בהכרח יגיעו למצב של שיווי משקל תֶרמִי.

ברמה מקרוסקופית, ניתן לפרש את מצבן של שתי מערכות במגע תרמי בגלל החלקיקים על משטח הממשק של שתי המערכות מסוגלים לתקשר זה עם זה; מה שנראה הוא שחלקיקי המערכת עם טמפרטורה גבוהה יותר יעבירו חלק מהאנרגיה שלהם לחלקיקי המערכת האחרת שטמפרטורה נמוכה יותר. האינטראקציה האמורה תגרום לחלקיקים של שתי המערכות להשיג את אותה האנרגיה ולכן את אותה הטמפרטורה.

כשגוף חם קל לזהות דרך החושים שלנו, במיוחד מגע, שאנחנו נוגעים בו וכמובן שכרגע אנחנו מרגישים את החום שלו בידיים שלנו. בכל מקרה, במקרים מסוימים מורכב להסביר את הסיבה לכך, כלומר לקבוע את סוג התהליך שמתקיים בתוך אותו גוף כך שהוא יתרחש בצורה כזו.

הסיבה נמצאת ב תְנוּעָה, היות והחום הוא הביטוי של ה אנרגיה קינטית.
כאשר גוף לוקח חום, החלקיקים המרכיבים אותו יתחילו לנוע עם a מְהִירוּת גדול יותר וכך ככל שהגוף חם יותר, החלקיקים שלו ינועו מהר יותר.
כמובן שלא ניתן לצפות בתהליך זה בעין בלתי מזוינת, כלומר בעינינו, אך ניתן לעשות זאת באמצעות אלמנט כגון מִיקרוֹסקוֹפּ, המאפשר לנו במדויק לדמיין את החלקיקים הקטנים.

כאשר נצפתה תנועה של שתי מערכות של חלקיקים, עלינו לזכור שאם היא זהה בשתיהן, המערכת הזו כבר נמצאת בשיווי משקל. להיפך, אם במערכות האינטראקציה יש חלקיקים הנעים במהירויות שונות, אלה שכן הם נעים פחות מהר נוטים להאיץ ואלה שנעים במהירות גבוהה יותר יהפכו לאיטיים יותר, כלומר הם נוטים איזון.

על מנת לדעת את הטמפרטורה של גוף או חומר, המכשיר של מד טמפרטורה. כאשר המדחום יבוא במגע תרמי עם הגוף המדובר, שניהם יגיעו לשיווי משקל תרמי ואז כאשר הם נפגשים באותה טמפרטורה, נדע שהטמפרטורה שמציין המדחום באינדקס שלה תהיה טמפרטורת הגוף ש כובש.

תהליך זה וההתערבות של התרמודינמיקה הנ"ל עם ההסברים וההנחות שלה בנושא זה רלוונטיים להבנת האופן בו עובדים שונים. נהלים טבעי כמו גם להבין כמה צורות של אובדן אנרגיה שסובלים ממכונות מסוימות.
תרמודינמיקה חייבת את התפתחותה בעיקר למחקר שבוצע כדי לגלות אלטרנטיבות שיובילו ליעילות רבה יותר של המכונות, וההתחלה שלה הייתה במהפכה תַעֲשִׂיָתִי.